Formation and annihilation of intrinsic-related defect centers in high energy electron-irradiated or ion-implanted 4H- and 6H-silicon carbide

Weidner, M.*; Frank, T.*; Pensl, G.*; 河裾 厚男; 伊藤 久義; Krause-Rehberg, R.*

Physica B; Condensed Matter, 308-310, p.633 - 636, 2001/12

https://doi.org/10.1016/S0921-4526(01)00772-4

この論文では、4H SiC中の電気的に活性な固有欠陥の生成と消滅に関する詳細な研究について報告する。これらの固有欠陥は、n型4H SiCに電子線照射又はヘリウムイオン照射することで生成されたものである。700~2100Kで等時アニールが行われた。固有欠陥は、高感度の深準位過渡応答測定(DLTS)により検出された。エネルギー準位と捕獲断面積などが、アレニウムプロットから決定された。おもに、次の特徴が見いだされた。(1)ヘリウム照射と電子線照射は異なる準位を誘起する。すなわち、電子線照射直後には、複数の電子準位が観測されたが、ヘリウム照射では、それらは130Kのアニール後出現した。(2)大部分の電子準位はアクセプターであり、1700Kのアニールで消失する。(3)同様な試料について陽電子消滅測定を行ったところ、特にZ1/Z2準位と原子空孔のアニール挙動が良く一致することがわかった。

Radiation effects on MgAlO-stabilized ZrO composite material under He or Xe ion irradiation

笹島 直彦*; 松井 恒雄*; 古野 茂実*; 北條 喜一; 白鳥 徹雄

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 166-167, p.250 - 257, 2000/00

https://doi.org/10.1016/S0168-583X(99)00661-8

岩石型燃料の核分裂片及び線による損傷を評価するために、スピネル及び安定化ジルコニア混合材料に対するヘリウム又はキセノンイオン照射実験を行い、電子顕微鏡で観察した。イオン種は10keV Heイオン及び60keV Xeイオン、照射温度は室温及び650Cであった。これらの照射条件のもとでは、ジルコニアの方が耐照射性に秀れていることが明らかになった。すなわちスピネルはバブルが形成されやすいのに対して、ジルコニアではバブル形成が抑えられる。また、スピネルは室温で非晶質化が起こるのに対して、ジルコニアは全く非晶質化を起こさなかった。一方、スピネル-ジルコニア、ジルコニア-ジルコニア及びスピネル-スピネルの三種類の結晶粒界のうち、スピネル-スピネル粒界にバブルが比較的形成させやすいことがわかった。

In-situ observation of damage evolution in TiC crystals during helium ion irradiation

北條 喜一; 大津 仁; 古野 茂実; 出井 数彦*; 塚本 哲生*

Journal of Nuclear Materials, 212-215, p.281 - 286, 1994/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(94)90072-8

TiC結晶にヘリウムイオンを照射し形成された照射欠陥形成挙動を100Kから1500Kの試料温度範囲でその場観察した。イオン照射は400kV電顕付設のイオン加速器を用いて、加速電圧20kVのヘリウムイオン(2.510/cm・s)で行った。その結果、100Kから1300Kまでの温度範囲では、ヘリウムバブルは数nm以上成長しないことを明らかにした。又、100KでもTiC結晶は非晶質相が形成しないことを示した。さらに、焼鈍実験の結果、多量のヘリウムがTiC中に蓄積していることも明らかにできた。バブル成長は1400K前後で始まり、1500K以上で促進することも明らかにできた。

In-situ observation of an austenitic stainless steel weld joint during helium irradiation

浜田 省三; 北條 喜一; 菱沼 章道

Journal of Nuclear Materials, 205, p.219 - 224, 1993/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(93)90084-C

ヘリウムイオン照射下でのJPCA溶接継手の微細組織変化を調べた。実験に用いた試料は10%フェライト相を含むJPCAのTIG溶接継手の溶接金属部である。これを500Cで電子顕微鏡内でヘリウムイオン照射し、その場観察を行った。照射を開始してまもなく相と母相の両者に微小なバブルが高密度で生じた。相中のバブルは照射が進むにつれ、成長しついには合体を始めた。一方、母相内のバブルの挙動は相のそれに比べて逆の傾向を示した。また、相の界面では照射が進むにつれ、照射促進変態により変態を生じた。この相の組成は熱時効で形成された相に比べてCrとMoが富化し、FeとNiが欠乏していた。これらの結果から、多量のヘリウムイオンの注入はフェライト相でのバブルの成長ならびに変態を促進することが明らかになった。

Evolution of structural damage in aluminum alloys irradiated with helium ions

神垣 信生*; 古野 茂実; 北條 喜一; 小野 興太郎*; 橋本 英二*; 出井 数彦*; 紀 隆雄*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1214 - 1218, 1992/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(92)90667-A

AlおよびAl合金に10keVのHeイオンを種々の温度で照射し、またその後の焼鈍中の転移ループの挙動を調べ、次の結果を得た。17Kで転位ループが形成されること、純Alにおいて、焼鈍中の転位ループの挙動は照射中のイオン強度に依存すること、および添加元素の濃度が大であると、473Kにおいても、転位ループが形成されることを明らかにした。これらの結果について、照射温度と強度および添加元素の種類と濃度を考慮して、転位ループの形成、成長、消滅過程を検討した結果を報告する。

In-situ observation system of the dynamic process of structual changes during ion irradiation and its application to SiC and TiC crystals

北條 喜一; 古野 茂実; 大津 仁; 出井 数彦; 塚本 哲生*

Journal of Nuclear Materials, 155-157, p.298 - 302, 1988/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(88)90258-9

当研究室においてイオン照射に伴う点欠陥形成とイオン注入とを同時に進行する条件下での損傷の動的過程を透過型電顕内でその場観察する装置を設置した。この装置の概要及びその応用例について報告する。イオン照射系はイオン銃(デュオプラズマ型)と選別マグネット(30°偏向)及び電顕内付設静電プリズムよりなる。イオン電流は試料上でビーム径1mmに対して約1A(Heイオン:10KeV)である。又試料は加熱ホルダーで約800Cまで加熱することができる。電顕内蛍光板上の像は高感度撮像管を通してTVモニターで観察しつつVTRに録画できる。 この装置を用いてSiCおよびTiC結晶に室温でFlux310ions・cm・sec(10KeV)でHeイオンを照射した結果、SiCは初期段階で非晶質化し、さらにfluenceを増加させ10・cmオーダになるとバブルの成長・合体が急激に起った。TiCはSiCと違い非晶質化はせず微細な転位ループが多数発生することがわかった。

JT-60能動粒子線用電源の構成とサージ電流の抑制

渡部 和弘; 伊藤 孝雄; 金井 丈雄*; 松岡 守; 松田 慎三郎; 蔀 守正; 塚原 美光; 薄井 勝富

JAERI-M 86-104, 53 Pages, 1986/07

JAERI-M-86-104.pdf:2.11MB

JT-60プラズマ中心部のイオン温度測定に能動粒子線計測法が用いられる。能動粒子線源として200keV、3.5A、0.1秒という高エネルギ-でか大電流のヘリウムイオンビ-ム発生装置を開発した。JT-60へ装着するに先立ち、能動粒子線試験室に本装置を建設し開発試験および改良を行なった結果、定格出力のビ-ムを繰り返して安定に得られるようになった。本報告では、まず、本装置の電源システムの構成を示す。次にイオン源放電破壊時に発生するサ-ジ電圧の伝播による電源システムの誤動作に関する防止対策について述べる。さらに、ビ-ムを繰り返し安定に得る為に実施したサ-ジ電流低減策について、サ-ジ測定とシュミレ-ションとの対比を踏まえながら述べる。最後に、JT-60へ装着時のサ-ジ伝播をシュミレ-ションによって検討したので併せて記述する。

Effect of carbon on microstructure in Ti-modified type 316 stainless steels irradiated with helium ions

鈴木 建次; 片野 吉男; 有賀 武夫; 浜田 省三; 白石 健介

Journal of Nuclear Materials, 133-134, p.585 - 589, 1985/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(85)90215-6

核融合炉の第一壁材料では損傷組織に及ぼすヘリウムの影響が大きな問題になっているので、炭素量を0.15wt%まで含有する改良ステンレス鋼(PCA)におけるヘリウム気泡の析出挙動と炭素量との関係について検討した。1273および1373Kで30分間保持後急冷した試料に1.0MeVのヘリウムイオンを350および1023Kで約0.1dp(約210ppm)のピーク値になるまで照射した。照射後、試料の損傷領域における組織を電子顕微鏡で観察した。1023Kでヘリウムイオン照射した炭素含有量の異なる改良ステンレス鋼における組織観察によれば、炭素含有量の増加に伴ってヘリウム気泡の直径は11nmから4nmと減少するのに反して数密度は210/mから410/mと増加する。これらの結果は炭素含有量が増加することによりヘリウム気泡の核生成が促進される結果、ヘリウム気泡の成長を抑制することを示している。

Depth dependent damage profile in stainless steel irradiated with He-ions

白石 健介; 深井 勝麿

Journal of Nuclear Materials, 117, p.134 - 142, 1983/00

https://doi.org/10.1016/0022-3115(83)90019-3

標準の316ステンレス鋼を室温で24MeVのヘリウムイオンを3.210ions/mまで照射した。この試料の上表面の微小硬さを照射面からの距離の関数として測定すると、硬さの最大値が照射面から105mの位置に現われる。また、この試料の断面の電子顕微鏡組織の観察では、照射面から105~114mの範囲で小さな転位ループが認められる。この試料を1023Kで1時間熱処理すると、化学エッチによって、照射面から107mの位置を中心にして8mの間隔をもった2本の線が光学顕微鏡写真上で観察される。この2本の線は、断面の電子顕微鏡写真で観察される、かなり密にしかも直線状に並んだフランクループの列と対応していることが確められた。本実験で観察した照射欠陥の深さ分布は、Littmark and Zieglerが非晶質の鉄について理論的に計算したヘリウムの分布とよい一致を示す。

Ionization Cross Sections for Ion-atom and Ion-molecule Collisions, 1; Ionization Cross Sections for H,H,H,He and He Incident on H,H and He

左高 正雄; 白井 稔三; 菊地 昭*; 中井 洋太

JAERI-M 9310, 61 Pages, 1981/02

JAERI-M-9310.pdf:1.15MB

イオン-原子分子衝突における電離過程は放射線物理学等の分野において重要な素過程であるとともに核融合プラズマにおいてもプラズマ冷却過程等として重要な過程の一つである。本報告書においては特に核融合研究に重要なH,H,H,He,HeとH,H, He との衝突電離断面積を収集した。1979年までに発表された文献から測定値を調査し、調査の結果は文献リスト、グラフ、数値表としてまとめた。